Interaction between matrix crack and elliptic inclusion under dynamic loadings

The strain-rate effects on the interaction between a matrix crack and an elliptic inclusion in granule composites under dynamic tensile loadings are investigated numerically. It is found that the crack deflection/penetration behavior depends on the relative strength and local curvature of the interface as well as the loading-rate (or strain-rate). For a certain interfacial strength, there exists a critical strain-rate above which the crack can penetrate across the interface; otherwise, the crack deflection occurs. Moreover, the critical strain-rate is found to be dependent only on the local curvature of the interface near the crack tip regardless of the size and shape of the elliptic inclusions.

W pracy przedstawiono rezultaty symulacji numerycznych wpływu szybkości zmian stanu naprężenia na interakcje pomiędzy szczeliną w osnowie i eliptycznym wtrąceniu w kompozycie granulkowym poddanym dynamicznemu obciążeniu rozciągającemu. Stwierdzono, że odkształcenie i (lub) penetracja szczeliny zależy od względnej wytrzymałości oraz lokalnej krzywizny powierzchni kontaktu pomiędzy wtrąceniem a osnową. Wykazano także ich zależność od tempa zmian obciążenia (lub odkształcenia). Zauważono, że przy pewnym poziomie wytrzymałości powierzchni kontaktu pojawia się krytyczna wartość tempa zmian odkształcenia, powyżej której szczelina propaguje w poprzek powierzchni kontaktu, w przeciwnym razie ugina się. Zgodnie z wynikami badań, krytyczna wartość szybkości zmian odkształcenia okazała się zależna wyłącznie od miejscowej krzywizny powierzchni kontaktu przy wierzchołku szczeliny, bez względu na rozmiar i kształt eliptycznego wtrącenia.